Photovoltaïque : Le guide complet
Le développement du photovoltaïque atteint de nouveaux records. Rien qu'en 2025, plus de 15 gigawatts de nouvelle capacité PV ont été installés en Allemagne – plus que jamais auparavant. Les prix des modules solaires ont chuté de plus de 50% depuis 2020, tandis que les prix de l'électricité restent à des niveaux élevés. Cette constellation rend le photovoltaïque plus attractif que jamais.
Parallèlement, l'intérêt pour les combinaisons intelligentes grandit : pompes à chaleur, stockage par batterie et mobilité électrique peuvent être connectés à un système PV. La combinaison avec les pompes à chaleur air-air offre notamment un moyen rapide et économique de soutenir les systèmes de chauffage existants.
Ce guide explique les bases du photovoltaïque, présente les composants clés, traite de l'économie et des aides, et montre comment combiner de manière optimale le PV avec les pompes à chaleur.
Comment fonctionne le photovoltaïque ?
Le photovoltaïque convertit directement la lumière du soleil en électricité. Le nom combine le grec « photos » (lumière) et « Volta » (d'après le physicien Alessandro Volta, inventeur de la batterie).
L'effet photovoltaïque
Dans une cellule solaire, des particules de lumière (photons) frappent un matériau semi-conducteur, généralement du silicium. Cela libère des électrons de leurs liaisons, leur permettant de circuler sous forme de courant électrique. Ce processus s'appelle l'effet photovoltaïque.
Le processus se déroule en trois étapes simplifiées :
- Absorption de la lumière : Les photons pénètrent dans la cellule solaire
- Séparation des charges : Les électrons sont libérés et séparés des trous
- Flux de courant : Les électrons circulent dans un circuit externe
Une seule cellule de silicium produit environ 0,5 à 0,7 volt. Pour obtenir des tensions utilisables, de nombreuses cellules sont connectées en série pour former des modules.
Une explication détaillée de la physique se trouve dans l'article Du photon au volt : comment fonctionne une cellule solaire ?.
Composants d'un système PV
Un système photovoltaïque raccordé au réseau se compose de plusieurs composants principaux qui doivent fonctionner ensemble.
Modules solaires
Le module solaire est le cœur du système. Les modules actuels sont principalement basés sur le silicium cristallin et atteignent des rendements de 20 à 23%. Les modules premium avec technologie TOPCon ou hétérojonction dépassent 22%.
Comparaison des types de modules les plus courants :
| Type de module | Rendement | Prix | Caractéristiques |
|---|---|---|---|
| Monocristallin PERC | 19–21% | Moyen | Standard, bon rapport qualité-prix |
| Monocristallin TOPCon | 21–23% | Plus élevé | Rendement supérieur, meilleure performance en faible luminosité |
| Polycristallin | 16–18% | Bas | Modèle en fin de vie, rarement installé |
| Couche mince | 10–13% | Bas | Flexible, pour applications spéciales |
Un module standard a aujourd'hui une puissance de 400 à 450 watts avec des dimensions d'environ 1,7 × 1,1 mètres.
Onduleur
L'onduleur convertit le courant continu (DC) des modules en courant alternatif (AC) conforme au réseau. Sans lui, l'électricité solaire ne serait pas utilisable dans le foyer.
Il existe trois types d'onduleurs :
Les onduleurs string sont le type le plus courant. Plusieurs modules sont connectés en série (string) et raccordés à un onduleur central. Avantage : économique et efficace. Inconvénient : un ombrage partiel réduit le rendement de toute la chaîne.
Les micro-onduleurs sont placés directement sous chaque module. Chaque module fonctionne indépendamment ; l'ombrage d'un module n'affecte pas les autres. Avantage : rendement optimal pour les toits complexes. Inconvénient : coûts plus élevés.
Les onduleurs hybrides combinent la fonction d'onduleur avec un régulateur de charge de batterie. Ils permettent l'intégration directe d'un stockage par batterie sans composants supplémentaires.
Les détails sur les différents concepts d'onduleurs sont expliqués dans l'article AC/DC dans le PV : onduleurs et conversion de puissance.
Système de montage
Le système de montage fixe solidement les modules sur le toit. Pour les toits inclinés, des crochets de toit sont ancrés sous les tuiles, sur lesquels des rails pour les modules sont montés. Les toits plats reçoivent des systèmes surélevés avec des angles d'inclinaison de 10 à 15 degrés.
Stockage par batterie (optionnel)
Un stockage par batterie augmente l'autoconsommation de l'électricité solaire. Sans stockage, l'autoconsommation est généralement de 25 à 35% ; avec stockage, elle atteint 50 à 70%. Les systèmes de stockage actuels sont presque exclusivement basés sur la technologie lithium-fer-phosphate (LFP) et offrent des capacités de 5 à 15 kWh pour les maisons individuelles.
Plus d'informations sur le stockage dans l'article Stockage par batterie : énergie pour plus tard.
Dimensionnement : la bonne taille de système
La taille optimale du système dépend de plusieurs facteurs : consommation d'électricité, surface de toit disponible et budget. Un système trop petit n'exploite pas le potentiel ; un système trop grand met plus de temps à être rentable.
La consommation d'électricité comme point de départ
La consommation annuelle d'électricité est la base de planification la plus importante. Un ménage moyen de 4 personnes consomme 4 000 à 5 000 kWh par an. Les ménages avec voiture électrique ou pompe à chaleur sont nettement au-dessus.
Ces valeurs indicatives servent d'orientation :
| Taille du ménage | Consommation électrique | Taille PV recommandée |
|---|---|---|
| 1–2 personnes | 2 000–3 000 kWh/a | 4–6 kWc |
| 3–4 personnes | 3 500–5 000 kWh/a | 6–10 kWc |
| 5+ personnes | 5 000–7 000 kWh/a | 8–12 kWc |
| Avec VE | +2 000–4 000 kWh/a | +2–4 kWc |
| Avec pompe à chaleur | +3 000–5 000 kWh/a | +3–5 kWc |
Surface de toit et orientation
Environ 5 à 6 m² de surface de toit sont nécessaires par kWc de puissance système. Un toit avec 40 m² de surface utilisable offre de la place pour un système de 7 à 8 kWc.
L'orientation affecte significativement le rendement annuel :
| Orientation | Inclinaison | Rendement (relatif) |
|---|---|---|
| Sud | 30–35° | 100% |
| Sud-est/Sud-ouest | 30–35° | 95% |
| Est/Ouest | 30–35° | 85% |
| Toit plat surélevé | 10–15° | 90% |
Les orientations est-ouest ne sont pas nécessairement moins bonnes : elles produisent de l'électricité plus uniformément tout au long de la journée, ce qui peut augmenter l'autoconsommation.
Règle empirique pour la taille du système
Une règle éprouvée : 1 kWc par 1 000 kWh de consommation annuelle, mais au moins aussi grand que la surface du toit le permet. En Allemagne, 1 kWc produit environ 900 à 1 100 kWh par an, selon l'emplacement et l'orientation.
Économie et coûts
Un système PV est un investissement qui doit se rentabiliser sur sa durée de vie. L'économie dépend des coûts d'investissement, du rendement électrique et de l'évolution des prix de l'électricité.
Coûts d'investissement 2026
Les prix des systèmes PV clés en main ont continué à baisser en 2025. Pour un système typique sur toiture sans stockage, les coûts sont :
| Taille du système | Coût (sans stockage) | Coût par kWc |
|---|---|---|
| 5 kWc | 7 000–9 000 € | 1 400–1 800 €/kWc |
| 10 kWc | 12 000–16 000 € | 1 200–1 600 €/kWc |
| 15 kWc | 16 000–22 000 € | 1 100–1 500 €/kWc |
Le stockage par batterie ajoute 500 à 800 € par kWh de capacité. Un stockage de 10 kWh coûte 5 000 à 8 000 €.
Coûts d'exploitation
Les coûts d'exploitation d'un système PV sont faibles :
- Maintenance : 100–200 €/an (nettoyage, inspection visuelle)
- Assurance : 50–100 €/an
- Frais de compteur : 20–40 €/an
- Réserves pour remplacement d'onduleur : ~50 €/an
Au total, environ 200 à 400 € par an ; pour un système de 10 kWc, cela représente 2 à 4 centimes par kWh produit.
Tarif de rachat et autoconsommation
L'autoconsommation est économiquement plus attractive que l'injection. Avec un prix de l'électricité domestique de 35 centimes/kWh et un tarif de rachat de 8 centimes/kWh, chaque kilowattheure autoconsommé économise 27 centimes de plus qu'un kilowattheure injecté.
Exemple de calcul pour un système de 10 kWc avec 10 000 kWh de rendement annuel :
| Scénario | Autoconsommation | Injection | Économies/Revenus |
|---|---|---|---|
| Sans stockage (30%) | 3 000 kWh | 7 000 kWh | 1 050 € + 560 € = 1 610 €/a |
| Avec stockage (60%) | 6 000 kWh | 4 000 kWh | 2 100 € + 320 € = 2 420 €/a |
Temps de retour sur investissement
Le temps de retour indique quand le système a récupéré ses coûts d'investissement.
Exemple de calcul (10 kWc sans stockage) :
- Investissement : 14 000 €
- Bénéfice annuel : 1 610 €
- Retour : 14 000 € ÷ 1 610 €/a = 8,7 ans
Après le retour sur investissement, le système génère un bénéfice net pour le reste de sa durée de vie (encore 15 à 20 ans).
Aides
Les subventions directes pour les systèmes PV ont été largement supprimées. Cependant, il existe des avantages indirects :
- TVA 0% sur les systèmes PV jusqu'à 30 kWc (depuis 2023)
- Prêts KfW pour le stockage et la mobilité électrique (Programme 270)
- Programmes d'aides régionaux (Länder, communes)
- Simplification fiscale pour les petits systèmes
Le duo gagnant : PV + pompe à chaleur
La combinaison du photovoltaïque et de la pompe à chaleur est considérée comme la voie royale vers un chauffage climatiquement neutre. Les deux technologies se complètent parfaitement : le système PV fournit l'électricité dont la pompe à chaleur a besoin pour fonctionner.
Exploiter les synergies
Une pompe à chaleur augmente significativement l'autoconsommation du système PV. Alors qu'un ménage normal ne consomme directement que 25 à 35% de l'électricité solaire, une pompe à chaleur peut augmenter cette proportion à 40 à 50%. Avec un pilotage intelligent (SG Ready), la pompe à chaleur peut fonctionner de préférence lorsque l'électricité solaire est disponible.
Dimensionnement pour la combinaison
Lors de la planification d'un système PV avec pompe à chaleur, la demande électrique supplémentaire de la pompe à chaleur doit être prise en compte :
| Puissance pompe à chaleur | Demande électrique (COP 4) | PV supplémentaire |
|---|---|---|
| 6 kW | ~2 500 kWh/a | +2,5 kWc |
| 8 kW | ~3 500 kWh/a | +3,5 kWc |
| 10 kW | ~4 500 kWh/a | +4,5 kWc |
Un traitement détaillé des différents types de pompes à chaleur et de leur combinaison avec le PV est proposé dans le Guide des pompes à chaleur.
Pompes à chaleur air-air : le complément PV rapide
Outre les pompes à chaleur air-eau classiques, les pompes à chaleur air-air gagnent en importance – mieux connues sous le nom de climatiseurs split. Elles offrent un moyen particulièrement attractif de soutenir les systèmes de chauffage existants et d'augmenter l'autoconsommation de l'électricité solaire.
Qu'est-ce qui rend les pompes à chaleur air-air spéciales ?
Les pompes à chaleur air-air chauffent directement l'air ambiant, sans passer par un circuit d'eau. Cela en fait le système complémentaire idéal pour les ménages avec un chauffage existant :
| Aspect | PAC air-air | PAC air-eau |
|---|---|---|
| Installation | 1–2 jours | 3–5 jours |
| Investissement (typique) | 2 500–5 000 € | 12 000–20 000 € |
| Intervention sur le système de chauffage | Aucune | Transformation complète |
| Chauffage et refroidissement | Oui | Seulement avec équipement supplémentaire |
| Préparation d'eau chaude | Non | Oui |
| Rôle idéal | Complément | Chauffage principal |
Scénarios d'application
Ancien bâtiment avec température de départ élevée : Dans les bâtiments dont les radiateurs nécessitent un départ de 60–70°C, une pompe à chaleur air-eau fonctionne de manière inefficace. Une PAC air-air peut ici soulager les pièces de manière ciblée : elle prend en charge une partie de la charge de chauffage tandis que la chaudière à gaz fournit la chaleur de base et l'eau chaude.
Combles avec problème de surchauffe : En été, les combles deviennent souvent insupportablement chauds. Un climatiseur split résout ce problème et chauffe efficacement la même pièce en hiver. L'électricité solaire du toit alimente le refroidissement pratiquement gratuitement.
Bureau à domicile et espace de travail : Les pièces utilisées seulement à temps partiel peuvent être rapidement mises à température avec une PAC air-air – plus rapidement que tout système de chauffage à eau.
Fonctionnement bivalent : deux systèmes, un objectif
En fonctionnement bivalent, la pompe à chaleur air-air et le chauffage existant travaillent ensemble. La répartition peut se faire de différentes manières :
Bivalent-parallèle : Les deux systèmes fonctionnent simultanément. La PAC air-air soulage continuellement le chauffage principal, surtout à des températures modérées lorsque son efficacité est la plus élevée.
Bivalent-alternatif : Au-dessus d'une certaine température extérieure (point de bivalence, par exemple 5°C), seule la PAC air-air fonctionne ; en dessous, le chauffage existant prend le relais.
Piloté par le soleil : La PAC air-air fonctionne de préférence lorsque l'électricité solaire est disponible. La nuit ou par temps nuageux, le chauffage conventionnel prend le relais.
Exemple économique
Situation initiale : Maison individuelle, 120 m², chauffage au gaz avec départ à 65°C, consommation annuelle 18 000 kWh de gaz (2 160 €/a à 0,12 €/kWh). Les combles surchauffent en été.
Mesure : Installation d'un climatiseur split de 3,5 kW de puissance de chauffage dans le séjour/salle à manger et extension du système PV de 3 kWc.
Résultat après un an :
- La PAC air-air prend en charge 30% de la charge de chauffage
- La consommation de gaz baisse à 12 600 kWh/a (−5 400 kWh)
- Économies sur le gaz : 648 €/a
- Consommation électrique air-air : 1 500 kWh (SCOP 3,5)
- Dont provenant du PV : 900 kWh (gratuit)
- Électricité réseau restante : 600 kWh × 0,35 € = 210 €/a
- Refroidissement en été : Largement à partir du surplus PV
- Économies annuelles : 648 € − 210 € = 438 €
- Gain de confort supplémentaire : refroidissement en été
Avec des coûts d'investissement de 4 500 € pour l'unité split et 3 500 € pour l'extension PV, cela donne un temps de retour d'environ 18 ans. Si l'on prend en compte le gain de confort du refroidissement – les climatiseurs mobiles comparables consomment trois fois plus d'électricité – le bilan s'améliore considérablement.
Dimensionnement : taille PV pour le fonctionnement air-air
Pour la demande électrique supplémentaire d'une pompe à chaleur air-air, l'extension PV suivante est recommandée :
| Puissance air-air | Demande électrique (SCOP 3,5) | Extension PV |
|---|---|---|
| 2,5 kW (mono-split) | ~700 kWh/a | +1–2 kWc |
| 3,5 kW (mono-split) | ~1 000 kWh/a | +2–3 kWc |
| 5,0 kW (multi-split) | ~1 500 kWh/a | +3–4 kWc |
L'extension PV devrait être dimensionnée plus généreusement si la fonction de refroidissement sera également utilisée intensivement en été. La bonne nouvelle : en été, lorsque la demande de refroidissement est la plus élevée, le système PV produit le plus d'électricité.
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Avantages et inconvénients du photovoltaïque
Le photovoltaïque offre de nombreux avantages mais a aussi ses limites. Une évaluation réaliste aide à la décision.
Les avantages sont évidents : l'électricité solaire est pratiquement gratuite après l'installation et rend plus indépendant de la hausse des prix de l'électricité. La technologie est mature, nécessite peu d'entretien et a une durée de vie de 25 à 30 ans. Les réglementations gouvernementales comme l'exonération de TVA et les tarifs de rachat garantis offrent une sécurité de planification. De plus, un système PV améliore considérablement le bilan CO₂ du ménage.
Quelques inconvénients contrebalancent les avantages : la production d'électricité fluctue avec l'heure de la journée et la météo. Sans stockage, la production s'arrête précisément lorsque la consommation du soir est la plus élevée. Les coûts d'investissement sont considérables, même s'ils se rentabilisent à long terme. De plus, tous les toits ne sont pas adaptés – l'ombrage, l'orientation et la capacité portante posent des limites.
Questions fréquentes
Le photovoltaïque est-il encore rentable en 2026 ?
Oui, les conditions sont favorables. Les prix des modules sont historiquement bas tandis que les prix de l'électricité restent élevés. L'exonération de TVA rend les systèmes encore plus attractifs. Avec un retour sur investissement de 8 à 12 ans et une durée de vie du système de 25 à 30 ans, il reste un avantage économique significatif.
Quelle taille devrait avoir mon système PV ?
En règle générale : 1 kWc par 1 000 kWh de consommation électrique annuelle. Si l'espace sur le toit le permet, plus c'est acceptable – les coûts marginaux par kWc supplémentaire diminuent avec la taille du système. Si vous prévoyez d'acquérir une pompe à chaleur ou une voiture électrique, le système devrait être dimensionné plus grand dès le départ.
Ai-je besoin d'un stockage par batterie ?
Le stockage augmente l'autoconsommation de 30% typiquement à 50–70% et offre une plus grande indépendance vis-à-vis du réseau électrique. Économiquement, cependant, il se rentabilise plus lentement que le système PV lui-même. Le stockage est principalement pertinent lorsque le ménage consomme beaucoup d'électricité le soir ou lorsqu'une capacité de secours est souhaitée.
Puis-je combiner le PV avec mon ancien système de chauffage ?
Un système PV peut être combiné avec n'importe quel système de chauffage. L'ajout d'une pompe à chaleur air-air (climatiseur split) est particulièrement judicieux. Elle utilise l'électricité solaire pour le chauffage et le refroidissement sans nécessiter le remplacement du chauffage existant. En été, le surplus PV peut être utilisé directement pour le refroidissement.
Conclusion
Point clé : Le photovoltaïque est devenu la forme de production d'électricité la plus économique pour les ménages privés. Avec des coûts d'investissement de 1 200 à 1 600 euros par kWc et des prix de l'électricité en hausse, un système se rentabilise en 8 à 12 ans. La combinaison avec des pompes à chaleur augmente l'autoconsommation et la rentabilité. Les pompes à chaleur air-air sont particulièrement intéressantes comme complément rapide et économique aux systèmes de chauffage existants – elles utilisent l'électricité solaire pour le chauffage en hiver et le refroidissement en été.
La décision pour un système PV doit être bien préparée. Une planification professionnelle prend en compte l'état du toit, le profil de consommation et les évolutions futures comme la mobilité électrique ou le déploiement de pompes à chaleur. Avec les bons composants et un dimensionnement approprié, le photovoltaïque devient le fondement d'un approvisionnement énergétique durable.
Série d'articles Photovoltaïque
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- Du photon au volt : comment fonctionne une cellule solaire ? – Comprendre les bases
- Structure d'un système PV – Du module au système
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- Électronique de puissance : onduleurs et convertisseurs DC-DC – Détails techniques
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Sources
- Fraunhofer ISE : Faits actuels sur le photovoltaïque en Allemagne
- Agence fédérale des réseaux : tarifs de rémunération EEG
- BSW Solar : Association allemande de l'industrie solaire
- BAFA : Office fédéral de l'économie et du contrôle des exportations – Aides
- KfW : Énergies renouvelables – Standard (Programme 270)
- VDI 4650 : Calcul du coefficient de performance annuel des systèmes de pompes à chaleur
- DIN EN 14825 : Climatiseurs et pompes à chaleur – Essais et évaluation des performances
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